Гидростатическая система для определения взаимного положения объектов Советский патент 1982 года по МПК G01C5/04 G01C9/22 

(54) ГИДРОСТАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ОТРЕДЕЛЕНИЯ ВЗАИМНОГО ПОЛОЖЕНИЯ ОБЪЕКТОВ: Изобретение относится к измерительной Технике, в частности к устройствам гидростатического нивелирования, и может быть использовано для определения взаимных горизонтальных и вертикальных смещений объектов. Известны устройства для определения горизонтальных смешений, которые применяются на разных этапах строительства, монтажа и эксплуатации инженерных соору.жений. Наиболее распространенными являются мерные жезлы, нутрометры 1 и 2 . Также известно устройство, определяй щее отклонение от горизонтальной плоскости, содержащее сосуд с двумя камерами, соединенными полой трубкой и частично наполненными жидкостью. Камеры снабжены поплавками, сЬединенными с конпами шльного стержня, который вращается во- круг поперечной оси, прикрепленной к трубке, благодаря чему оба поплавка не могут подниматься ойювременно. Датчики приближения определяют положение поплавков и вырабатывают электрические выходные сигналы, зависящие от положения поплав ков З . Однако указанные устройства не позво ляют производить измерения плановых смещений. Для наблюдений за вертикальными смещениями часто используются устройства гидростатического нивелирования. Результаты измерений вертикальных и плановых взаимных смещений неоднозначны. Вследствие этого дополнительно воз вопрос решения неоднозначности. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является гидростатический нивелир, содержащий частично заполненные жидкостью сосуды, соедвсненные гибким шлангом и снабженные датч нами фиксашш уровня иоадкости 4 . Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения определения горизонтальных взаимных смешений объектов одновременно с верттасальными.

Указанная депь достигается тем, что гидростатическая система, содержащая частичйо заполненные жидкостью сосуды, соединенные гибким шлангом, и датчики фиксации уровня жидкости для определения $ высотного положения точек, включающие в себя вертикальные стержни, снабжена .горизонтально установленным полым инварным стержнем, преобразующим устроЛ.ством и датчиком горизонтальных переме-10 шений, укрепленным на конце вертикальiHoro стержня, установленного во втулке в центральной части сосуда с возможноетУо вертикального перемещения, причем один конец инварного стержня жестко За- 15 креплен на стенке сосуда, а другой введен в смежный сосуд через сильфон с возможностью Перемещения и связан через преобразующее устройство и вертикальный стержень с датчиком горизонтальных переме- Zft щений и датчиком фиксации уровня жидкости.

Преобразующее устройство выполнено в виде подпружиненного стального ролика с резиновым покрытием, касающегося го- 25 ризонтального и вертикального стержней.

На чертеже изображена гидростатическая система для определения взаимного положения объектов.

Гид|)остатическая система содержит зЬ сообщающиеся сосуды 1, размещенные на наблюдаемых объектах 2 и исходный сообщающийся сосуд 3, установленный на опорном репере 4, снабженные датчиками 5 фиксации уровня жидкости для определения.jj высотного положения точек и датчиком 6 -гор1гаонтальных перемещений.

Смежньте сосуды 1 и 3 попарно и последовательно соединены горизонтально У тановленными инварными стрежнями 7, котй рые могут быть вьшолнены полыми для поддержания однакового атмосферного давления в воздушных объемах сосудов. Один конец каждого стержня 7 жестко закре1шен в стен-, ке сосудов 1 и 3, другой конец введен во внутреннюю часть смежного сосуда 1 через силъфон 8 для герметизации сосуда 1. Преобразующее устройство 9 выполнено, например, в виде подпружиненного-стальрного ролика с резиновым покрытием, касающегося своей поверхностью горизонталь но установленного стержня 7 и бертикаль(10ГО стержня 10, на концах которого эадоеплены датчик 5 фиксации уро1вня жидкое ти и. датчик 6 горизонтальньвс переЫеще- НИИ. Под крышкой сосуда 1 жестко установлена пластина 11, служащая опорной точкой сосуда.

Гидростатическая система работает слех тощим образом ;J.

При плановых взаимных смещениях наблюдаемых объектов 2 перемещаются сообщающиеся сосуды 1 вместе с закрепленными инварными стержнями 7, приводя во вращение преобразующее устройство 9, угловое движение которого соответс венно передается на вертикаттьный стержень 10, изменяя высотное положение датчиков перемещений пропорционально горизонтальному перемещению. Верхний датчик определяет положение опорной точки 11, а нижний - положение уровня жидкости в сосуде. Они вырабатывают электрические сигналы, пропорциональные соответствующим вертикальным, расстойниям. Горизонтальное взаимное смещение .определяют как разницу вертикальной линейной величины между нижним датчикам перемещения и уровнем жидкости в сосуде в исходном шасле измерений и очередном цикле с введенной соответ-ствугопТей поправкой за изменение уровня жидкости в системе, определенной в исходном сосуде 3, и вычисляют по формуле Е 1э„-Ъ 4-У, - взаимное плановое ;Ъ{- вертикальное расстояние от нижнего датчика 5 до уровня жидкости в исходном цикле измерений; Ъ - та же линейная величина, определенная в очере/ вом цикле измерений; у- поправка за изменение уровня жидкости.

Превышение вычисля|от по формуле

Hl (i-«i4.№-V)-(

-()+v.,

где ti .прев:ышение между и i+i

точками;

1 и « - известная постоянная величин равная расстоянию от дна сосуда до опорной точки 11 bi нЪ:4/| вертикальное расстояние от нижнего датчика 5 до уровня яшдкостн в сосуде; .- извес тная пос тоянная величи } С.,, на, равная расстоянию между верхним и нижним датчиками;3- Hd..- вертикальное расстояние от

верхнего датчика 6 до опоун ной точки;

- поправка за изменение жидкости, определенная да TV. ЧЕКОМ 5 перемещения в сосуде 3.

Но так как при изготовлении устройсрва условия & и С вы